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2024年7月山东大学丁兆军教授团队在Advanced Science（IF=14.3）杂志上发表题为“VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis”文章。研究采用磷酸化修饰组学、LC-MS/MS质谱分析、CO-IP、酵母双杂和荧光素酶互补成像等技术，发现VIK介导的生长素信号转导分别通过增强LBD18的蛋白质稳定性和诱导ERF13的降解来调节侧根发育。拜谱生物为该研究提供了磷酸性反应表达组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点解析技术服务。
英语翻译标题格式：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名一级标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
顾客企业：山东大学
科研村料：拟南芥侧根
拜谱提供了技木：磷碱化突显组学、LC-MS/MS磷碱化位点概述
科研基本思路：
PART 01 深入分析結果
01、出现素增强VIK的磷酸性反应十分转录
为了鉴定生长素触发的潜在磷酸化调控因子，作者对10日龄拟南芥幼苗根用10 µM 萘乙酸（NAA）处理15分钟和8小时后进行磷硝化作用核营养物质酚类化合物析，结果发现VIK可能通过磷酸化修饰在介导生长素信号传递中发挥关键作用（图1A）。
图1 成长素使得VIK的磷碱化下列不属于转录
为了验证上述结果，作者在大肠杆菌中表达了带有6个组氨酸标签的重组VIK蛋白（His-VIK），并在细胞自由蛋白系统中进行了磷碱化实验性。发现His-VIK随着时间的推移磷酸化水平略有增加。在野生型拟南芥幼苗的根组织裂解液中，NAA处理15分钟和30分钟后，His-VIK的磷酸化水平显著增加，表明生长素能显著促进VIK的磷酸化（图1B）。
通过酒曲双杂交种了解（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存三维成像實驗（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷过酸实验表明TMK1可以磷酸化VIK。通过生成ProVIK:VIK-GFP转基因系进行的蛋白降解实验显示生长素可能不影响VIK蛋白的稳定性（图1C）。实时交通参考值PCR分析发现，生长素处理能时间依赖性地诱导VIK转录水平的增加（图1D），且这种诱导主要通过ARF7/19依赖性方式实现，在arf7/19突变体中VIK表达的诱导明显减弱，而在lbd16/18/33突变体中VIK表达仍能被生长素显著诱导。
02、VIK 介导的叶绿素网络信号充分控制 LR 发育成熟
能够 数据分析一个VIK T-DNA进到这一领域变动体（vik-2和vik-3），发觉与野生穿山甲型相对，变动体的LR高密度计算、LR原基（LRP）和已胸部出现的LR为显著少，通常是vik-2（图2）。相近，过表述VIK的转人类基因食品组植物症状出LR高密度计算加强。前者，在vik-2变动体背景图下表述VIK的转人类基因食品组植物医治了LR胸部出现常见问题。出现素除理检测意味着，vik-2变动体对出现素诱惑的LR胸部出现反應变弱，意味着VIK在出现素控制LR胸部出现中表现关键所在意义。 
图2 VIK介导的植物的生长素的信号径路顺向调空LR的健康发育
03、VIK 与ERF13 去生物学沟通互动
研究发现VIK在生长素诱导的侧根（LR）发育中扮演关键角色，因此推测ERF13可能是VIK的潜在底物。通过Y2H、LCI、双分子结构荧光相辅相成 （BiFC）和免疫检测共积淀科学试验（CO-IP），证实了VIK与ERF13之间存在直接的相互作用（图3）。这些结果表明VIK与ERF13在物理上相互作用，支持了ERF13可能是VIK作用底物的假设。
图3 VIK与ERF13相互之间目的
04、VIK以正反两面馈的办法控制ERF13磷硝化作用
通过磷酸性反应蛋白质组学进行分析，发现NAA处理可快速诱导ERF13磷酸化。体外实验表明，VIK具有自磷酸化活性，并可直接磷酸化ERF13的Ser168和Ser172位点（图4）。点甲基化看见显著降低了ERF13的磷酸化水平。此外，ERF13可增强VIK的自磷酸化，尤其是ERF13的磷酸模拟突变体。进一步实验表明，VIK可通过形成同源二聚体进行自磷酸化，但ERF13突变体不影响VIK二聚体的形成。总体而言，VIK通过反馈机制调控ERF13的磷酸化。
图4 VIK以双面馈措施磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用带动ERF13化学降解
研究发现，VIK介导的磷酸化作用影响ERF13蛋白的稳定性，进而调控侧根发育。实验显示，ERF13蛋白在早期侧根原基中表达，随后在发育过程中消失，而VIK蛋白在所有侧根中持续表达（图5）。通过身体外实验室性和体內实验室性，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟机和磷酸解离基因突变体的实验，证实了ERF13在Ser168和Ser172位点的磷酸化促进了其降解。此外，VIK与MPK14可能协同作用促进ERF13降解，但两者之间没有直接的相互作用。最后亚生殖细胞产品定位讲解表明，ERF132D和ERF132A均位于细胞核，且与WT无明显差异。qRT-PCR结果显示，vik-2突变体中ERF13 mRNA水平未显著变化，但其下游基因KCS8和KCS16显著降低，进一步证明VIK在蛋白水平上调控ERF13。总之，VIK介导的磷酸化通过负调控ERF13的稳定性，加速生长素诱导的ERF13降解。
图5 VIK 介导的磷酸性反应加速度了ERF13化学降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调结 LR 的造成
科学研究进一部研究综述了VIK监测的ERF13生物溶解在侧根（LR）健康成长中的用。在十分不相同转基因食品遗传草木系的LR表型，知道过抒发ERF13阻止了LR的经常发现，在vik突然变化体中这一种阻止用增进，而在过抒发YFP-VIK的图片背景下这一种阻止用下降（图6）。还有，十分ERF13的不相同磷酸性反应摸拟和磷酸溶解突变体的过抒发草木系，知道ERF132A-Myc（磷酸溶解）的草木系LR经常发现愈少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应摸拟）的草木系LR经常发现略多。此类最后得出结论，VIK介导的ERF13磷酸性反应和生物溶解驱动了LR的经常发现。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应驱动LR的出現
07、VIK在侧根發育中磷碱化并平稳LBD18球蛋白
在进行分析两位VIK T-DNA添加图片变化体（vik-2和vik-3），挖掘与野山型较之，变化体的侧根（LR）高密度单位、LR原基（LRP）和已发展的LR偏态极大减少，尤为是vik-2（图7）。相等，过形容出VIK的转什么是基因植物组植物表現出LR高密度单位新增。除外，在vik-2变化体背静下形容出VIK的转什么是基因植物组植物回复了LR发展瑕疵。发芽素治疗科学试验表面，vik-2变化体对发芽素促进的LR发展现象减低，表面VIK在发芽素调节意义LR发展中表现关键点意义。 
图7 VIK 在LR行成步骤中直接的磷碱化和安全LBD18蛋清
PART 02 句子个人心得体会
生长素作为最重要的植物激素之一，在调控植物生长和发育过程中起着关键作用。这项研究通过磷过酸血清质组学分享筛选到快速响应生长素的蛋白激酶VIK，并证实VIK通过调控LBD18和ERF13来调控侧根的形成。一方面，生长素以ARF7/19依赖的方式诱导VIK的转录；另一方面，它通过TMK1激活VIK的激酶活性，激活的VIK可以磷酸化LBD18和ERF13。磷酸化的LBD18变得更加稳定，调节侧根的启动。然而，磷酸化的ERF13经历降解，缓解了其对侧根出现的抑制，从而促进侧根的形成（图8）。VIK的发现不仅丰富了我们对生长素信号传递机制的理解，而且为农业生产中通过调控生长素信号来提高作物产量和抗逆性提供了潜在的策略。
图8 VIK介导的生长发育素讯号调低侧根行成
PART 03 拜谱总结
研究采用磷酸化修饰组学、LC-MS/MS质谱分析、CO-IP、酵母双杂和荧光素酶互补成像等技术，发现 VIK 介导的生长素信号转导分别通过增强 LBD18 的蛋白质稳定性和诱导 ERF13 的降解来调节 LR 发育。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的蛋清质组学、表达蛋清质组学、代谢转化组学、转录组学等多组学产品技术服务体系。拜谱特色磷酸化修饰产品—混凝土泵送广度DIA·磷碱化淡化组，采用创新丰度科技+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现两栖动物模板10w+、植被模板5w+磷酸化修饰位点检出，可广泛应用于植物、动物研究，绘制物种磷酸化修饰图谱，助力高分文章发表。此外，磷酸化修饰组学可与蛋白组学、代谢组学等多组学联合，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等。欢迎咨询！
对比专著：
Shang E, Wei K, Lv B, Zhang X, Lin X, Ding Z, Leng J, Tian H, Ding Z. VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis. Adv Sci (Weinh). 2024 Jul 3:e2402442. doi: 10.1002/advs.202402442. Epub ahead of print. PMID: 38958531.
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